DE1273865B - Vorrichtung zum Messen der Zugfestigkeit von Formsanden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIn

Deutsche KL: 42 k - 49/02

Nummer: 1273 865

Aktenzeichen: P 12 73 865.7-52 (P 29648)

Anmeldetag: 19. Juni 1962

Auslegetag: 25. Juli 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Zugfestigkeit von Formsanden, insbesondere grünen Sanden, unter Einwirkung einer stetig zunehmenden Zugkraft auf die Formsandprobe, bis in einer vorbestimmten Ebene ein Trennbruch herbeigeführt wird, wobei bei der Ermittlung der Zugkraft im Zeitpunkt des Trennbruches ein abnehmender Druck ein Maß für die Zugfestigkeit ist, bestehend aus einer die Formsandprobe aufnehmenden Rammhülse, einem einen Endabschnitt aufnehmenden Griffteil, aus einer Handpumpe mit Manometer und einem in einem Druckraum befindlichen Kolben, dessen Kolbenstange mit dem Griffteil lösbar verbunden ist.

In der Praxis werden Formsande zur Prüfung ihrer Zugfestigkeit im Laboratorium in stets einheitlicher Weise verdichtet und anschließend ihre Zugfestigkeit geprüft. Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen in einer in radialer Ebene zweigeteilten Prüfkörperbüchse der Formsand eingebracht und durch Rammschlage verdichtet wird. Dann wird über eine kleine Seilwinde in Verbindung mit einem Seil auf den einen Büchsenteil bei gleichzeitiger Festhaltung des anderen Büchsenteils eine Zugkraft ausgeübt. Die Zugfestigkeit, die notwendig ist, um den in den beiden Büchsen verdichteten Formsand zu trennen, wird an einer Federwaage abgelesen. Eine andere bekannte Vorrichtung verwendet außer der vorgenannten zweigeteilten Prüfkörperbüchse eine Pendelwaage, ähnlich einer Briefwaage. Der Prüfkörperhalter wird motorisch nach unten gezogen, wobei über eine Kette das Pendelgewicht aus der Senkrechten ausgelenkt wird. Als Folge der Auslenkung steigt die Zugspannung in der radial geteilten Büchse. Die Zugfestigkeit wird auf einer konzentrisch angebrachten Skala abgelesen.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Gießereisand unter betriebsnahen Bedingungen zu prüfen. Ein Maß für das Betriebsverhalten eines Formsandes wird dadurch erhalten, daß zum Beispiel an einem zylindrischen Versuchskörper, in dessen Innerem durch Erhitzung einer Stirnfläche ein Temperaturgefälle und eine Schicht von überfeuchtem Sand erzeugt wird, die Zugfestigkeit gemessen wird. Sie wird als Naßzugfestigkeit bezeichnet. Es sind Vorrichtungen zu ihrer Messung bekannt, bestehend aus einem den Prüfkörper aufnehmenden Rohr mit einem Dekkel, der an seiner Innenfläche eine zur Verbindung mit dem Prüfkörper geeignete Hinterschneidung aufweist, sowie einer Einrichtung zur Erhitzung des Deckels und einer Einrichtung, um den Deckel mit meßbarer Zugkraft abzuziehen.

Vorrichtung zum Messen der Zugfestigkeit von
Formsanden

Anmelder:

Dr.-Ing. Wilhelm Patterson,
5100 Aachen, Intzestr. 5;
Dr.-Ing. Dietmar Boenisch,
5100 Aachen, Haselsteig 11

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Wilhelm Patterson,

Dr.-Ing. Dietmar Boenisch, 5100 Aachen

Die bekannten Vorrichtungen zur Prüfung der Zugfestigkeit von Formsanden haben den Nachteil, daß sie nur stationär anwendbar sind und, weil die Prüfung im Labor bei stets gleichbleibender Verdichtung erfolgt, nur Werte ergeben, die keinen hinreichend genauen Aufschluß über die praktische Gebrauchsfähigkeit des Sandes geben. Es hat sich herausgestellt, daß ein gleicher Formsand, verdichtet in verschiedenartigen Formmaschinen, unterschiedliche Werte an Zugfestigkeit erreicht. Mit den bisher bekannten Vorrichtungen zur Messung der Zugfestigkeit konnte die Zugfestigkeit des Formsandes im Formkasten selbst nicht gemessen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die leicht transportabel ist und als Handgerät es ermöglicht, sowohl einen im Laboratorium verdichteten Formsand als auch einen im Formkasten verdichteten Formsand auf seine Zugfestigkeit zu prüfen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine durch den Druck vorspannbare, die Zugkraft erzeugende Schraubenfeder, die die Kolbenstange umgibt und die sich mit einem Ende am Kolben und mit dem anderen Ende auf einem an einem ortsfesten Anschlag gelagerten Teller abstützt, der eine zentrische Bohrung aufweist, durch die die Kolbenstange axial hindurchgeführt ist.

Vorzugsweise ist die Kolbenstange an ihrem freien Ende mit einem das Griffteil an die Kolbenstange kuppelnden Magneten versehen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Kolbenstange und dem Magneten ein Lager vorgesehen, das eine Pendelbewegung, eine horizontale und vertikale Verschiebung des Magneten relativ zur Kolbenstange ermöglicht.

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Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ist der Magnet über einen Handbügel anhebbar. Ferner kann eine die Bewegung der Kolbenstange und/ oder des Griffteils anzeigende Meßuhr vorgesehen werden.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ist die zylindrische Wandung des Griffteils stufenförmig ausgebildet, wobei in an sich bekannter Weise die Innenflächen der stufenförmigen Wandabschnitte stalt einer Ringscheibe 28 verschraubt, damit die Ringscheibe 28 mit dem Magnet 27 durch einen Handbügel 29 mit den beiden Verlängerungen 30; 31 und den vorn an diesen angebrachten Anschlägen 32; 33 angehoben werden kann. Die mit der Kolbenstange 16 und dem Magnet verbundene zylindrische Halterung 19 ist umgeben von einem Teller 34, in welchem die Halterung 19 axial beweglich angeordnet ist und der seinerseits innerhalb einer Führung in

hinterschnitten sind. Die dem Magneten zugekehrte io Gestalt einer Scheibe 35 mit zylindrischer Bohrung

Seite des Griffteils ist nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal napfförmig ausgebildet und mit konischen Zentrierflächen für den an seinem dem Griffteil zugekehrten Ende ebenfalls konisch geformten Magneten versehen.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der ringförmige, das Griffteil umgebende Griffteilhalter mit dem Griffteil in die Formsandprobe einbaubar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Vorteil erzielt, daß man die Zugfestigkeit von Formsandproben am Ort und unter den Bedingungen ihrer Verwendung messen kann, so daß Fehlbeurteilungen bei Labormessungen infolge der unterschiedlichen Vorgeschichte der Proben vermieden werden.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 das Prüfgerät zur Ermittlung der Zugfestigkeit in einem vertikalen Schnitt durch die Mitte des Gerätes,

sitzt, wobei diese Scheibe an Säulen 36; 37 befestigt ist. In der Zeichnung sind nur zwei Säulen 36; 37 sichtbar, vorhanden sind aber drei oder vier. Die Säulen sind mit einem Gewinde versehen, so daß die Scheibe 35 in Verbindung mit Muttern höhenverstellbar ist. Die Säulen greifen an ihrem unteren Ende in eine Bodenplatte 38 ein, die eine zentrische Mittelbohrung mit zylindrischer Führungsfläche 39 aufweist zur Führung des Magneten 27. Am unteren Ende der

ao Bodenplatte 38 sind drei um 120° versetzte Füße 40 angeordnet, die angespitzte Enden und radial abstehende Anlageflächen 41 aufweisen, damit das Gerät innerhalb des im Durchmesser erweiterten Teiles 42 der Prüfkörperbüchse 43 zentrisch und auch der Magnet 27 zentrisch mit dem Griffteil 44 verbunden werden kann, der an seiner dem Magneten 27 zugekehrten Seite napfförmig ausgebildet und mit Zentrierflächen versehen ist. Das Griffteil 44 ist innerhalb des erweiterten Teiles 42 der Prüfkörperbüchse 43 eben-

F i g. 2 den Rammuntersatz im vertikalen Schnitt, 30 falls zentrisch angeordnet. Das Griffteil 44 hat weiteri i i ib Mßkf hi i

F i g. 3 den in eine Form eingebauten Meßkopf.

Nach F i g. 1 weist das Prüfgerät einen Druckraum 10 auf, der über einen Anschluß 11 mit einer Handpumpe und einem Manometer verbunden ist. Der Druckraum wird gebildet durch zwei Ringe 12; 13 mit entsprechenden zylindrischen Ausnehmungen. Zwischen den beiden Ringen ist eine aus Gummi bestehende Rollmembran 14 angeordnet, die den Druckraum einem Kolben 15 gegenüber abdichtet, der hin in zwei verschiedenen Ebenen konische Hinterschneidungen 45; 46.

Die Prüfung erfolgt dadurch, daß zunächst der Druckraum 10 in der Weise mit Luft beaufschlagt wird, daß der in diesem Raum auf den Kolben 15 wirkende Luftdruck größer ist als die mechanische Vorspannung der zwischen den Tellern 17; 34 eingespannten Feder 47, was an der an einer in F i g. 1 nicht eingezeichneten Meßuhr erkennbaren Axialbe-

innerhalb des zylindrischen Hohlraumes axial beweg- 40 wegung der Kolbenstange 16 sichtbar wird. Dann lieh ist. Der Kolben 15 ist mit einer Kolbenstange 16 wird das Gerät mit dem Handbügel 29 erfaßt und auf versehen, die aus dem Druckraum herausragt. Auf den nach außen vorstehenden ringsumlaufenden der Kolbenstange 16 ist ein Teiler 17 und ein aus Flansch des erweiterten Teiles 42' der Prüfkörper-Kunststoff bestehendes Führungsstück 18 ortsfest be- büchse 43 aufgesetzt und der Handbügel 29 herunterfestigt, das nach dem Ausführungsbeispiel durch Ver- 45 gelassen, so daß die Verbindung des Magneten 27 mit schrauben mit der mit einem Gewinde versehenen dem Prüfkopf 44 erfolgt. Anschließend wird die Kolbenstange verbunden ist. Das untere Ende der Druckluft aus der Druckkammer 10 langsam abge-Kolbenstange ist mit einer zylinderförmigen Halte- lassen, mit dem Ergebnis, daß die Federkraft über-

rung 19 verschraubt, und diese Halterung weist eine Bohrung 20 zum Eingriff eines Schlüssels oder eines Stiftes auf, damit durch eine Drehung der Halterung 19 die Kolbenstange praktisch verlängert oder verkürzt werden kann. Die Halterung 19 weist an ihrem unteren Ende eine nach unten offene zylindrische Kammer 21 auf. Diese Kammer besitzt an der Innenwandung ein Gewinde, in welches ein Schraubring 22 einschraubbar ist. Der Schraubring 22 besitzt eine ausreichend bemessene Bohrung 23, damit ein Stift 24 mit Spiel in sie eingeführt werden kann, der an seinem oberen Ende als Kugel 25 ausgebildet ist, die auf einem pfannenartigen Sitz des Ringes 26 aufliegt, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der zylindrischen Kammer der Halterung 19, so daß sich dieser Ring radial verschieben läßt und in Verbindung mit der Kugel eine pendelnde Lagerung des Stiftes 24 ergibt. Der Stift 24 ist mit seinem unteren Ende mit einem Magnet 27 unter Zwischenschaltung eines Auslegers, vorzugsweise in Gewiegt und den Magneten 27 mit dem Griffteil nach oben hebt. Am Manometer wird der verbleibende Druck in der Kammer 10 abgelesen, der vorhanden ist, sobald der im Griffteil vorhandene Formstoff sich von dem Formstoff in der Prüfkörperbüchse 43 in der Ebene 48 trennt. An Hand einer Eichkurve über den im Zerreißpunkt festgestellten Luftdruck läßt sich die Festigkeit des zu prüfenden Formstoffes bestimmen.

F i g. 2 zeigt die feste Anlage des Griffteils 44 mit der Prüfkörperbüchse 43 vor dem Einfüllen und Verdichten des Sandes. Dazu ist die Prüfkörperbüchse an ihrem den Griffteil 44 aufnehmenden Ende 42 mit einem ringsumlaufenden, nach außen vorstehenden Flansch versehen, der über seinen Umfang vorzugsweise drei gleichmäßig versetzte Ausnehmungen aufweist, die nach Art eines Bajonettverschlusses unter drei auf einem Rammuntersatz 49 befestigte Schraubenköpfe oder sonstige Anschläge greifen. Zur dichten Anlage des Griffteils 44 an der Prüfkörperbüchse

ist der Rammuntersatz 49 mit einer mittigen, mit Gewinde versehenen Bohrung ausgebildet zur Aufnahme eines Schraubringes 50, der bei seiner Betätigung das Griffteil 44 gegen die Stirnseite der Prüfkörperbüchse 43 andrückt. Nach dem Verdichten übernimmt der Formstoff die Verbindung zwischen Prüfkörper und Griffteil, so daß der Rammuntersatz mit dem Schraubring gelöst werden und die Prüfung nach der Darstellung in F i g. 1 erfolgen kann.

F i g. 3 zeigt die Anordnung des Griffteils 44 an einem nur teilweise dargestellten Formkasten 51. Das Griffteil ist umgeben von einem äußeren Ring 52, der dem sicheren Aufsetzen des Prüfgerätes dient und beim Abziehen des Griffteils aus der Form in dieser durch die Wirkung der Ringnut 54 verbleibt. Weiterhin wird während der Verdichtung ein Zwischenring benutzt, der eine zentrische Lagerung des Griffteiles 44 bewirkt und vor dem Aufsetzen des Prüfgerätes herausgehoben wird.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen der Zugfestigkeit von Formsanden, insbesondere von grünen Sanden, unter Einwirkung einer stetig zunehmenden Zugkraft auf die Formsandprobe, bis in einer vorbestimmten Ebene ein Trennbruch herbeigeführt wird, wobei bei der Ermittlung der Zugkraft im Zeitpunkt des Trennbruches ein abnehmender Druck ein Maß für die Zugfestigkeit ist, bestehend aus einer die Formsandprobe aufnehmenden Rammhülse, einem einen Endabschnitt der Formsandprobe aufnehmenden Griffteil, aus einer Handpumpe mit Manometer und einem in einem Druckraum befindlichen Kolben, dessen Kolbenstange mit dem Griffteil lösbar verbunden ist, gekennzeichnetdurch eine durch den Druck vorspannbare, die Zugkraft erzeugende Schraubenfeder (47), die die Kolbenstange (16) umgibt und die sich mit einem Ende am Kolben (15) und mit dem anderen Ende auf einem an einem orstfesten Anschlag (35) gelagerten Teller (34) abstützt, der eine zentrische Bohrung aufweist, durch die die Kolbenstange (16) axial hindurchgeführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (16) an ihrem freien Ende mit einem das Griffteil (44) an die Kolbenstange (16) kuppelnden Magneten (27) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kolbenstange (16) und dem Magneten (27) ein Lager (25, 26) vorgesehen ist, das eine Pendelbewegung, eine horizontale und vertikale Verschiebung des Magneten (27) relativ zur Kolbenstange (16) ermöglicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (27) über einen Handbügel (29) anhebbar ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Bewegung der Kolbenstange (16) und/oder des Griffteils (44) anzeigende Meßuhr vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Wandung des Griffteils (44) stufenförmig ausgebildet ist und in an sich bekannter Weise die Innenflächen (45, 46) der stufenförmigen Wandabschnitte hinterschnitten sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Magneten (27) zugekehrte Seite des Griffteils (44) napfförmig ausgebildet ist und mit konischen Zentrierflächen für den an seinem dem Griffteil zugekehrten Ende ebenfalls konisch geformten Magneten (27) versehen ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch drei um 120° versetzte konische angespitzte Füße (40), die auf einem ringförmigen Griffteilhalter (42, 52) aufsitzen.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige, das Griffteil (44) umgebende Griffteilhalter mit dem Griffteil (44) in die Formsandprobe einbaubar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 236 250;
USA.-Patentschrift Nr. 2414550;
F. Roll: »Handbuch der Gießereitechnik«,
, Band, 1. Teil 1959, S. 524;
Grochalski: »Gießereiformstoffe«, 1955, S. 55 bis 59.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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